DE10208768A1 - Verfahren zur Überprüfung der Dichtheit von hydraulischen Sperren in ausgebauten Bohrungen - Google Patents
Verfahren zur Überprüfung der Dichtheit von hydraulischen Sperren in ausgebauten BohrungenInfo
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Abstract
Die nachfolgend beschriebene Erfindung dient dazu, die Dichtheit und die Wirksamkeit von hydraulischen Sperren in ausgebauten geologischen, hydrogeologischen und geotechnischen Bohrungen zu überprüfen. Die Erfindung besteht aus zwei aufeinander abgestimmten Verfahrenskomplexen: DOLLAR A A) Unter die zu testende hydraulische Sperre wird ein Gas oder Gasgemisch gebracht, das auf Grund seiner physikalischen Eigenschaften als Testmedium fungiert. DOLLAR A B) Die Ausbreitung des Gases (Gasgemisches) im Untergrund wird aus einem befahrbaren Rohrstrang heraus mittels geophysikalischer Messsonden kontrolliert.
Description
- Die Erfindung beinhaltet ein Verfahren (siehe Fig. 1, Seite 8 und Legende zu Fig. 1, Seite 9-10) zur Überprüfung der Dichtheit von hydraulischen Sperren (1), die in geologischen, hydrogeologischen und geotechnischen Bohrungen eingebaut werden. Die hydraulischen Sperren dienen dazu, den Raum zwischen einer (2) oder mehrerer (3) im Bohrloch installierter Rohrstränge und der Umgebung (4), in der Regel handelt es sich dabei um das anstehende Gebirge oder um eine umhüllende Mantelrohrtour, abzudichten, um so vertikale Fließbewegungen im Bohrloch zu unterbinden. Als Abdichtungsmaterial (1) werden in der Bohrtechnik üblicherweise:
- - Quelltone,
- - Ton-Suspensionen,
- - Ton-Zement-Suspensionen,
- - Zement- und Betongemische
- - Gamma-Messungen,
- - Gamma-Gamma-Messungen,
- - Neutron-Neutron-Messungen,
- - Magnetiklog-Messungen,
- - Akustische Messverfahren,
- - Temperaturmessungen.
- Diese statischen Untersuchungsverfahren sind dazu geeignet, das in der Bohrung eingebaute Sperrmaterial zu lokalisieren, dieses jeweils oben und unten gegenüber den umgebenden Schichten abzugrenzen, die Materialqualität zu bewerten und die Qualität der Anbindung des Sperrmaterials (1) an die Außenwandung der Verrohrung (2) bzw. an die Umgebung (4) zu beurteilen. Alle diese Untersuchungsverfahren gestatten aber nicht die zweifelsfreie Beurteilung der tatsächlichen Sperrwirkung der eingebauten hydraulischen Sperrschicht gegenüber fließenden Medien.
- In der Praxis werden zur Klärung dieser Fragestellung vereinzelt auch Tracerversuche und hydraulische Tests herangezogen. Auf Grund der vorhandenen technologischen Randbedingungen sind die Aussagen dieser Untersuchungsverfahren jedoch oft mehrdeutig.
- Nachfolgend beschriebene Verfahren sind dazu geeignet, diese Informationslücke zur Untersuchung der Dichtheit von hydraulischen Sperrschichten in ausgebauten Bohrungen zu schließen. Die Erfindung besteht darin, dass ein umweltverträgliches Gas oder Gasgemisch unter die im ausgebauten Bohrloch zu testende Sperrschicht (1) geleitet wird oder dort in situ erzeugt wird und mittels geeigneter geophysikalischer Messmethoden aus einem befahrbaren Rohrstrang heraus (2), (3) oder (5) die Ausbreitung des eingebrachten Gases verfolgt wird. Das eigentliche Testmedium stellt auf Grund seiner physikalischen Eigenschaften das eingebrachte Gas- bzw. Gasgemisch dar. Da die eingeleiteten Gase im Vergleich zum Wasser eine sehr geringe Dichte aufweisen, steigen sie nach oben und reichern sich unterhalb von undurchlässigen Schichten an, wo sie das in der Regel dort vorhandene Wasser verdrängen.
- Bei Ausbildung einer stabilen Gasblase (6) unterhalb der zu testenden Sperrschicht ist auf Grund der sehr hohen Beweglichkeit der Gasphase im Vergleich zum Wasser der Nachweis erbracht, dass die Sperrschicht (1) hydraulisch dicht ist. Geeignet zum Erkennen und zum Nachweis von Gasansammlungen unterhalb der zu testenden hydraulischen Sperrschicht sind folgende geophysikalischen Messverfahren:
- - Induktionslog (registriert wird eine Verringerung der spez. elektrischen Leitfähigkeit infolge der Wasserverdrängung),
- - Neutron-Neutron-Messung (registriert wird der Austausch von Wasser bzw. Wasserstoff durch Gase oder Gasgemische),
- - Gamma-Gamma-Messung (registriert wird eine Dichteverringerung auf Grund der Verdrängung von Wasser durch Gase),
- - Gamma-Messung bei Verwendung von radioaktiven Gasen (z. B. radonhaltige Gasgemische),
- - Temperatur-Messung bei exothermen Gasbildungsprozessen oder bei Einbau von tiefgekühlten Gasgemischen (z. B. Trockeneis).
- Die geophysikalischen Messungen zum Gasnachweis können durchgeführt werden:
- - im vorhandenen Hauptrohrstrang (2),
- - in befahrbaren Nebenrohrsträngen (3), (z. B. Peilrohre in Brunnen, Nachbarrohrstränge in Mehrfachgrundwassermessstellen) oder
- - in speziellen Gestängen, Leitungen, Lanzen, die zur Verpressung von Gasen oder Gasgemischen bis ins Liegende der zu testenden hydraulischen Sperre abgeteuft bzw. fest eingebaut wurden.
- Ein Nachweis von Gasen oder Gasgemischen, die die zu testenden hydraulische Sperre passieren, kann auch durch spezielle Gassensoren (8) erfolgen, die oberhalb der Sperre im Bohrloch positioniert werden.
- Das Einbringen von Gas oder Gasgemischen unterhalb der zu testenden Sperrschicht kann auf folgenden Wegen erfolgen:
- - Verpressen von Gas oder Gasgemischen über Öffnungen im Hauptrohrstrang (2) oder in Nebenrohrsträngen (3),
- - über den offenen Boden des Rohrstranges (9),
- - über vorhandene Filterrohre (10),
- - über offene Zwischenräume von Rohren unterschiedlicher Dimensionierung (11),
- - über Leckagen im Vollrohrbereich (12),
- - über speziell hergestellte Öffnungen zur Verpressungen von Gasen bzw. Gasgemischen im Vollrohrbereich (13),
- - Verpressung von Gas- oder Gasgemischen über speziell im Ringraum eingebaute Lanzen, Rohre, Leitungen oder Schläuche (5).
- Durch Einbau von zu dosierenden Gasbehältern (14) oder von gasenden Substanzen (15) oder von Flüssiggasen (16) oder von Feststoffgasen (17) unterhalb der zu testenden hydraulischen Sperrschicht. Bezugszeichenliste zu Fig. 1
Claims (17)
1. Die Erfindung dient dazu, die Dichtheit von hydraulischen Sperren (1) in
ausgebauten geologischen, hydrogeologischen und geotechnischen Aufschlüssen zu
überprüfen (s. Fig. 1, Seite 8 und Legende zu Fig. 1, Seite 9 bis 10). Das
Untersuchungsverfahren besteht aus zwei Teilkomplexen:
A) Unter die zu testende, hydraulische Sperre wird ein Gas oder Gasgemisch
geleitet oder dort in situ erzeugt (6), das auf Grund seiner physikalischen
Eigenschaften, im Vergleich zum Wasser geringe Dichte und hohe Beweglichkeit,
als eigentliches Testmedium fungiert.
B) Die Ausbreitung des Gases (Gasgemisches) wird mittels geophysikalischer
Messverfahren verfolgt, die in befahrbaren Rohrsträngen oder Leitungen (2),
(3), (5), die sich im jeweiligen Bohrloch befinden, durchgeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend
Punkt A Gase oder Gasgemische über den offenen Boden (9) des
Hauptrohrstranges (2) oder von Nebenrohrsträngen (3) unterhalb der zu testenden,
hydraulischen Sperre in den Ringraum (9) verpresst werden und die Ausbreitung des
Gases hinter der Verrohrung entsprechend Punkt B durch geophysikalische
Messverfahren verfolgt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend
Punkt A Gase oder Gasgemische über Filterrohre (10) des Hauptrohrstranges (2)
oder von Nebenrohrsträngen (3) unterhalb der zu testenden, hydraulischen
Sperre in den Ringraum (10) verpresst werden und die Ausbreitung des Gases hinter
der Verrohrung entsprechend Punkt B durch geophysikalische Messverfahren
verfolgt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend
Punkt A Gase oder Gasgemische über offene Zwischenräume (11) von Rohren
unterschiedlicher Dimensionierung unterhalb der zu testenden, hydraulischen
Sperre in den Ringraum (11) verpresst werden und die Ausbreitung des Gases
hinter der Verrohrung entsprechend Punkt B durch geophysikalische
Messverfahren verfolgt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend
Punkt A Gase oder Gasgemische über Leckagen (undichte Stellen) von
Vollrohren (12) des Hauptrohrstranges (2) oder von Nebenrohrsträngen (3) unterhalb der
zu testenden, hydraulischen Sperre in den Ringraum (12) verpresst werden und
die Ausbreitung des Gases hinter der Verrohrung entsprechend Punkt B durch
geophysikalische Messverfahren verfolgt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend
Punkt A Gase oder Gasgemisch über speziell hergestellte Verpressöffnungen
(13) im Hauptrohrstrang (2) oder in Nebenrohrsträngen (3) unterhalb der zu
testenden, hydraulischen Sperre in den Ringraum verpresst werden und die
Ausbreitung des Gases hinter der Verrohrung entsprechend Punkt B durch
geophysikalische Messverfahren verfolgt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend
Punkt A Gase und Gasgemische über spezielle im Ringraum temporär oder
stationär eingebaute Lanzen oder Rohre oder Leitungen oder Schläuche unterhalb
der zu testenden, hydraulischen Sperre verpresst werden und die Ausbreitung
des Gases entsprechend Punkt B durch geophysikalische Messverfahren verfolgt
wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend
Punkt A unterhalb von zu testenden, hydraulischen Sperren (1) von außen zu
dosierende Gasbehälter (14) eingebaut werden und die Ausbreitung des Gases
entsprechend Punkt B durch geophysikalische Messverfahren verfolgt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend
Punkt A unterhalb von zu testenden, hydraulischen Sperren (1) zu dosierende,
gasende Substanzen (15) eingebaut werden und die Ausbreitung des Gases
entsprechend Punkt B durch geophysikalische Messverfahren verfolgt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend
Punkt A unterhalb von zu testenden, hydraulischen Sperren (1) zu dosierende
Flüssiggase (16) eingebaut werden und die Ausbreitung des Gases entsprechend
Punkt B durch geophysikalische Messverfahren verfolgt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend
Punkt A unterhalb von zu testenden, hydraulischen Sperren (1) zu dosierende
Feststoffgase (17) (z. B. Trockeneis) eingebaut werden und die Ausbreitung des
Gases entsprechend Punkt B durch geophysikalische Messverfahren verfolgt
wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend
Punkt A nach Einbringen eines Gases oder Gasgemisches (Anspruch 2 bis 11)
die Ausbreitung des Gases und die Dichtheitskontrolle der zu testenden,
hydraulischen Sperre durch bohrlochgeophysikalische Induktionslog-Messungen aus
einer befahrbaren Rohrtour (2), (3), (5) heraus erfolgt, indem zeitliche und
räumliche Veränderungen der elektrischen Leitfähigkeit oder des elektrischen
Widerstandes bestimmt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend
Punkt A nach Einbringen eines Gases oder Gasgemisches (Anspruch 2 bis 11)
die Ausbreitung des Gases und die Dichtheitskontrolle der zu testenden,
hydraulischen Sperre durch bohrlochgeophysikalische Gamma-Gamma-Messungen aus
einer befahrbaren Rohrtour (2), (3), (5) heraus erfolgt, indem zeitliche und
räumliche Veränderungen der Dichte infolge der Verdrängung des Wassers durch Gas
bestimmt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend
Punkt A nach Einbringen eines Gases oder Gasgemisches (Anspruch 2 bis 11)
die Ausbreitung des Gases und die Dichtheitskontrolle durch
bohrlochgeophysikalische Neutron-Neutron-Messungen aus einer befahrbaren Rohrtour (2), (3), (5)
heraus erfolgt, indem zeitliche und räumliche Veränderungen des
Wassergehaltes (Wasserstoffgehaltes) infolge der Verdrängung des Wassers durch Gas
bestimmt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend
Punkt A nach Einbringen eines Gases oder Gasgemisches (Anspruch 2 bis 11)
die Ausbreitung eines radioaktiv angereicherten Gases (z. B. radonhaltiges
Gasgemisch) und die Dichtheitskontrolle der zu testenden hydraulischen Sperre durch
bohrlochgeophysikalische Gamma-Messungen aus einer befahrbaren Rohrtour
(2), (3), (5) heraus erfolgt, indem zeitlich und räumliche Veränderungen der
natürlichen Gammastrahlung infolge des aufsteigenden, gammamarkierten Gases
bestimmt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend
Punkt A nach Einbringen eines Gases oder Gasgemisches (Anspruch 8 bis 11),
das sich im Vergleich zur Umgebung durch besonders hohe oder besonders
niedrige Temperaturen auszeichnet (z. B. infolge von exothermen
Gasbildungsprozessen oder bei Verwendung von tiefgekühlten Gasen (z. B. Trockeneis), die
Ausbreitung des Gases und die Dichtheitskontrolle der zu testenden, hydraulischen
Sperre durch bohrlochgeophysikalische Temperatur-Messungen aus einer
befahrbaren Rohrtour (2), (3), (5) heraus erfolgt, in dem zeitliche und räumliche
Veränderungen der Temperaturverhältnisse infolge aufsteigender warmer oder kalter
Gase bestimmt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend
Punkt A nach Einbringen eines Gases oder Gasgemisches (Anspruch 2 bis 11),
das Passieren der zu testenden hydraulischen Sperre durch das im Liegenden
eingebrachte Gas, durch spezielle Gassensoren (8) registriert wird, die oberhalb
der zu testenden, hydraulischen Sperre positioniert wurden.
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|---|---|---|---|
| DE10208768A DE10208768A1 (de) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | Verfahren zur Überprüfung der Dichtheit von hydraulischen Sperren in ausgebauten Bohrungen |
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| DE10208768A Withdrawn DE10208768A1 (de) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | Verfahren zur Überprüfung der Dichtheit von hydraulischen Sperren in ausgebauten Bohrungen |
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|---|---|
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